«Реальное» и «нереальное» в романе «2000 лье под водой»

АДМИНИСТРАЦИЯ КСТОВСКОГО МУНИЦИПАЛЬНОГО РАЙОНА

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«ВЯЗОВСКАЯ ОСНОВНАЯ ШКОЛА»

на районный конкурс исследовательских работ

секция физики

номинация «Исследовательский работа»

«Реальное» и «нереальное»

 в романе «2000 лье под водой»

работу выполнил:

Бедарев Виктор, 14 лет

учащийся 8 класса

руководитель:

Колеганова

Светлана Николаевна,

учитель математики

Кстово

2017

Оглавление

1. Введение………………………………………………………………………...3

1. Актуальность………………………………………………………….....3
2. Цель………………………………………………………………............3
3. Задачи………………………………………………………………….....3
4. Предмет исследования…………………………………………………..3
5. Гипотеза……………………………………………………………….....3

2. Методика исследования………………………………………………………..3

1. Средства……………………………………………………………….....3
2. Сроки реализации…………………………………………………….....3
3. Методы исследования…………………………………………………...3
4. Классификация…………………………………………………………..3

3. Основная часть………………………………………………………….....4 - 18

1. Сведения о Жюль Верне и его романе «20000 лье под водой»……4-5
2. Описание «Наутилуса»...………………………………………..……5-7
3. «Реальное» и «нереальное» в романе………………………………7-18

1. Электрическая энергия на корабле и ее применение…………7-9
2. Использование электрической энергии на корабле для приготовления пищи и получения горячей воды……………………….9-10
3. Скорость лодки……………………………………………………10
4. Давление, которое может «выдерживать» лодка……………10-11
5. Давление, которое могут «выдерживать» иллюминаторы…….11
6. Сила Архимеда, действующая на лодку……………………..11-13
7. Система регенерации воздуха……………………………………13
8. Приборы, которые используются на корабле..……………...13-14
9. Водолазные костюмы…………………………………………14-16
10. Подводное оружие…………………………………………...16-17
11. Телеграфный кабель…………………………………………….17
12. Производство на корабле……………………………………….17
13. Управление корабля человеком………………………………...17

4. Заключение………………………………………………………………........18
5. Список используемой литературы…………………………………………..19
6. Тезисы…………………………………………………………………………20
7. Рецензия……………………………………………………………………....21

 I. Введение

1. Актуальность

Мы с моим руководителем Колегановой Светланой Николаевной в ноябре месяце 2016 года принимали участие в областном турнире «Капитан Немо». Я уже давно интересуюсь этой темой. Но после этого турнира я решил проанализировать роман с точки зрения науки, в частности физики. Уже шесть тысяч лет тому назад Экклезиаст задал такой вопрос: «Кто мог когда-либо измерить глубины бездны?» На этот ответ из всех людей имеют право только двое: капитан Немо и Жюль Верн.

1. Гипотеза: в романе допущены ошибки и неточности с точки зрения физических расчетов, но есть и научные открытия, которые реально осуществимы.

2. Цель: проанализировать научные открытия, описанные автором романа.

3. Задачи:

1. Ознакомиться с научными идеями в романе.
2. Выделить те моменты в романе, которые касаются физических законов.
3. Рассмотреть эти моменты с точки зрения физики.
4. Обработать полученную информацию.
5. Обобщить результаты своих исследований.

4. Предмет исследования: фантастические технологии и устройства, описанные в романе Жюль Верна «20000 лье под водой».

II. Методика исследования

1. Средства:

1. Изучение романа Жюль Верна «20000 лье под водой».

2. Изучение научно-методической литературы.

3. Законы физики.

4. Анализ и сравнение полученных результатов.

2. Сроки реализации:  с 15.10.16 г. по 15.02.17 г.

3. Методы исследования: анализ.

4. Классификация исследовательской работы: исследование-размышление.

III. Основная часть

«…в области судостроения наши современники

 ушли недалеко от древних.

 Несколько веков понадобилось,

чтобы открыть механическую силу пара!

Кто знает, появится ли даже

через сто лет второй «Наутилус»!

Прогресс движется медленно, господин Ароннакс!»

«…Совершенно верно, ваше судно опережает

свою эпоху на целый век, если не на целые века!»

Отрывок из романа Ж.Верна «20000 лье под водой»

1. Сведения о Жюль Верне и его романе «20000 лье под водой»

Жюль Габриэль Верн (фр. Jules Gabriel Verne; 8 февраля 1828, Фейдо, Нант, Франция — 24 марта 1905, Амьен) — французский писатель, классик приключенческой литературы; его произведения в значительной мере способствовали становлению научной фантастики[1]. Но многие его идеи уже перестали казаться невероятными, а многие даже воплотились в жизнь.

Французский писатель, начиная работать над романом 20 000 лье под водой, решил отделить главного героя от человечества, переселив его в глубины океана. «Надо, чтобы мой неизвестный не имел ни малейшего соприкосновения с остальным человечеством, от которого он полностью отделён. Он и не живёт на земле, он обходится без земли. Моря ему достаточно, но надо, чтобы море давало ему всё, вплоть до одежды и пищи. Никогда он не ступает ногой на какой-либо из материков…» - Жюль Верн.[2]
Выбрав подводный корабль пристанищем для капитана Немо, Жюль Верн, хорошо знакомый с подводными лодками, начал работу над образом будущего корабля. Трудно точно определить, какая именно подводная лодка послужила окончательным прообразом «Наутилуса». Так, внешне он очень похож на американскую субмарину «Alligator», спущенную на воду в 1862 году. Однако по внутреннему оборудованию «Наутилус» ближе всего к французскому «Plongeur»: резервуар для сжатого воздуха в носовой части, механический привод винта, продувка балластных цистерн с помощью сжатого воздуха, а также огромные по сравнению с другими субмаринами размеры.[2]

В настоящее время существует две точки зрения по вопросу о «Наутилусе». Согласно первой из них, писатель не только предугадал появление подводной лодки, но и наделил ее свойствами, недостижимыми для современной техники. Противники этого взгляда утверждают, что развитие современной техники обогнало мечту Жюля Верна. И те и другие не правы, так как он не предугадал подводной лодки, существовавшей до него, и к тому же смелую фантазию писателя, наделившего «Наутилус» способностью опускаться на любую глубину и не быть раздавленным, не в силах воплотить современная техника, использующая для достижения глубинных слоев океана не подводные лодки, а батисферы и батискафы.    

2. Описание «Наутилуса»

«Mobilis in mobili» («Движущийся в движимом»)

Из романа: «На столовой утвари, ложках, вилках, ножах, тарелках, был выгравирован инициал в полукружии надписи-девиза. Вот точное факсимиле: «Mobilis in mobile. N».

Корабль имеет веретенообразную форму, его длина составляет 70 м, а ширина — до 8 м. Подводное водоизмещение корабля составляет 1500,2 т, надводное — 1356,48 т (9/10 от подводного). «Наутилус» имеет два корпуса, один наружный, другой внутренний; они соединены между собой железными балками, имеющих двутавровое сечение, которые придают судну чрезвычайную прочность, заклёпочные соединения заменены сваркой. Двойная обшивка корабля изготовлена из листовой стали, удельный вес которой равен 7,8 т/м³. Толщина наружной обшивки не менее 5 см, киль — 50 см в высоту и 25 см в ширину. Также при описании конструкции Немо говорит о горизонтальных рулях, находящихся посередине корпуса по бокам и используемых для управления глубиной погружения и, в частности, при необходимости погружений на максимальную глубину (их использование демонстрируется в эпизоде, когда «Наутилус» погружается на 16 километров в Атлантическом океане). На носу главное оружие корабля — таран, имеющий в поперечнике форму равнобедренного треугольника. В корме находится гребной винт диаметром 6 метров, его максимальная частота вращения — 120 об/мин. В верхней части выступают 2 надстройки — рубка и чуть позади неё кабина для прожектора с рефлектором; перед атакой «Наутилуса» они утапливаются в корпус. Посередине располагается шлюпка, которая крепится к корпусу корабля несколькими болтами, а сверху её прикрывает легко разбираемый навес. Также вдоль «палубы» установлено ограждение, которое перед атакой убирается в корпус. По обоим бортам расположены большие овальные иллюминаторы, для остекления которых (а также рубки и кабины прожектора) использован хрусталь толщиной 21 см. Для погружения и всплытия используются балластные цистерны объёмом 150,72 м³, их наполнение и продувка осуществляется через 2 крана, расположенных в кормовой части корабля, причём насосы для продувки цистерн настолько мощные, что обеспечивают всплытие с глубины до 2 км. Так, в романе описывается эпизод, когда насосы выбросили остатки воды из балластных цистерн на высоту около 40 метров.  Все двигатели на корабле — электрические, источником электроэнергии являются сверхмощные натриевые батареи. Максимальная скорость — 50 узлов, максимальная глубина погружения — не менее 16 километров. Для получения из морской воды пресной на «Наутилусе» используется установка для дистилляции. Отсутствие системы регенерации воздуха (Немо посчитал её излишней) и необходимость регулярной вентиляции лишают корабль полной автономности (максимальная продолжительность погружения «Наутилуса» — около 5 суток).

Внутренняя планировка

Салон

Если идти от форштевня к миделю, то первые 7,5 метров занимает резервуар для хранения воздуха. За ним идёт каюта длиной 2,5 метра, в которой жил профессор Ароннакс. Далее следует каюта капитана длиной 5 метров. Каюта капитана описывается как суровое помещение, из мебели в ней только железная кровать, рабочий стол, несколько стульев и умывальник.

Водонепроницаемой переборкой от них отделён салон. Это просторный зал, имеющий 10 метров в длину, 6 в ширину и 5 в высоту. За узорчатым орнаментом потолка, выдержанного в духе мавританских сводчатых покрытий, скрываются мощные лампы освещения. Капитан Немо устроил здесь самый настоящий музей искусства и даров природы. Стены обтянуты ткаными обоями строгого рисунка. Около 30 картин в одинаковых рамах, отделённые одна от другой щитами с рыцарскими доспехами, украшают стены. Посреди салона бьёт фонтан, освещенный снизу электричеством.

Библиотека

Следом за салоном и второй водонепроницаемой перегородкой расположено помещение библиотеки (она же — курительная комната) длиной метров пять. Несколько отступя от шкафов установлены сплошные широкие диваны. Посреди библиотеки установлен большой стол. На потолке расположены 4 светильника из матового стекла, а сам потолок украшает лепнина. Библиотека «Наутилуса» насчитывает 20 тыс. томов.

Далее идёт столовая длиной 5 метров, со столом посередине. За третьей водонепроницаемой переборкой расположено небольшое помещение, в котором установлен трап, ведущий к шлюпке. Далее идёт ещё одна каюта длиной 2 метра (в ней жили друзья профессора — его слуга Консель и гарпунёр Нед Ленд), а следом за ней камбуз длиной 3 метра, расположенный между двумя вместительными кладовыми. Возле камбуза размещается комфортабельная ванная комната с кранами для горячей и холодной воды. После дёт матросский кубрик длиною 5 метров. Четвёртая водонепроницаемая переборка отделяет кубрик от машинного отделения, которое занимает в длину метров двадцать и ярко освещено. Помещение состоит из двух половин: в первой находятся батареи, вырабатывающие электрическую энергию, во второй — машины, вращающие винт корабля.[2]

Сам капитан Немо выступает в традиционной роли гида, знакомящего потрясенного пришельца с чудесами техники и подводного мира. Само введение научного материала  приобретает  фантастический  характер,  примером чего могут послужить подводные пейзажи, наблюдаемые то сквозь смотровые окна салона, то во время подводных прогулок. Интерьер становится не только средством углубленной характеристики капитана Немо — музыканта, художника, ученого и гениального инженера, но также и средством введения научно-фантастического материала.

3. «Реальное» и «нереальное»

 в романе «20000 лье под водой»

3.1. Электрическая энергия на корабле, ее применение.

Интересно, что Ж. Верн сумел предвидеть применение электроэнергии для приведения в движение всех механизмов «Наутилуса», ведь тогда не было еще ни лампочек накаливания, ни электродвигателей.

Часть 1. Глава 12

Из романа «Машинное отделение, занимавшее в длину метров двадцать, было ярко освещено. Помещение состояло из двух половин: в первой находились батареи, вырабатывавшие электрическую энергию, во второй — машины, вращавшие винт корабля»

Подводная лодка капитана Немо способная развивать колоссальную скорость и погружаться на невиданные глубины,  черпала энергию прямо из океана.

Из романа: «И вдруг наши глаза, привыкшие к полной темноте, ослепил яркий свет. Наша тюрьма внезапно осветилась. Свет был настолько ярок, что в первый момент я невольно зажмурил глаза. Я узнал этот беловатый слепящий свет, заливавший в ту страшную ночь все пространство вокруг подводного корабля, свет, который мы принимали за великолепное явление фосфоресценции морских организмов!»[5]

«В природе существует могущественная сила, послушная, простая в обращении. Она применима в самых различных случаях, и на моем корабле все подчинено ей. От нее исходит все! Она освещает, отапливает, приводит в движение машины. Эта сила — электрическая энергия!

— Электрическая энергия? — удивленно воскликнул я.

— Да, сударь.

— Однако, капитан, исключительная быстроходность вашего корабля плохо согласуется с возможностями электрической энергии. До сей поры динамическая сила электричества представлялась весьма ограниченной и возможности ее чрезвычайно ничтожны.

— Господин профессор, — отвечал капитан Немо, — способы использования электрической энергии на корабле значительно отличаются от общепринятых». [5]

«…предпочел позаимствовать у моря количество энергии, потребной для нужд корабля.

— У моря?

- Вам известен состав морской воды. На тысячу граммов приходится девяносто шесть с половиною процентов чистой воды, два и две трети процента хлористого натрия; далее в небольшом количестве хлористый магний и хлористый кальций, бромистый магний, сернокислый магний, сульфат и углекальциевая соль. Вы видите, что хлористый натрий содержится в морской воде в значительном количестве. Вот этот-то натрий я выделяю из морской воды и питаю им свои элементы.

— Хлористым натрием?

— Да, сударь. В соединении с ртутью он образует амальгаму, заменяющую цинк в элементах Бунзена. Ртуть в элементах не разлагается. Расходуется только натрий, а его мне поставляет море. И надо сказать, что, помимо всего, натриевые элементы по крайней мере в два раза сильнее цинковых.

…Океан снабжает меня электричеством, а электричество дает «Наутилусу» тепло, свет, способность двигаться, словом, жизнь!»[5]

«Батарей Бунзена у меня не так много, но зато они работают на большой мощности. Электрическая энергия, выработанная батареями, передается в машинное отделение, приводит в действие электромоторы, которые через сложную систему трансмиссий сообщают вращательное движение гребному валу. И, несмотря на то, что винт в диаметре равен шести метрам, скорость вращения его доходит до ста двадцати оборотов в секунду.

— И вы развиваете скорость…

— Пятьдесят миль в час» [5]

Установленные на подлодке мощнейшие химические источниками тока (элемент Бунзена) приводили ее в движение, давали свет и тепло.

Элемент Бунзена состоит из отрицательного полюса — цинка, погруженного в 10 % серную кислоту, и положительного полюса — угля, погруженного в крепкую, лучше всего дымящуюся азотную, кислоту (рис). Оба раствора отделяются друг от друга глиняной диафрагмой, подобно той, которая применяется для элемента Даниэля. Электрохимический процесс заключается в растворении цинка и выделении водорода. Азотная кислота является деполяризатором, окисляющим водород. Для того, чтобы избежать самопроизвольного разъедания цинка, его амальгамируют, т. е. покрывают слоем ртути, образующей с ним сплав (амальгаму) уже на холоду. Элемент Бунзена дает напряжение, равное 1,96 вольт, если пользоваться дымящейся азотной кислотой, отличаясь очень малым сопротивлением (около 0,2 ома). При своих хороших качествах элемент обладает тем недостатком, что в результате окислительного действия азотной кислоты образуются газообразные окислы азота, вредные для здоровья.

Удельная энергоемкость:до 75—90 Вт/час/кг

Удельная энергоплотность:до 135—152 Вт/час/дм/литр

ЭДС:1.8—1.9 Вольта.

Рабочая температура: -40 +50 °C.[3]

Вывод: Энергоустановка «Наутилуса» до сих пор остаётся фантастикой — даже сейчас ещё не существует ни батарей, ни аккумуляторов приемлемых размеров, массы и достаточной ёмкости, чтобы позволить «Наутилусу» выполнить описанные в книге длительные рейсы без дозаправки перезарядки. Все двигатели на корабле — электрические, источником электроэнергии являются сверхмощные натриевые батареи. Описанные автором натриевые батареи на такое в принципе не способны. Для получения нужного количества энергии на подводной лодке нужно огромное количество элементов данного типа (т. к. напряжение которое можно получить с помощью элемента Бунзена крайне мало – примерно 2 вольта).

Когда-то Жюль Верн вложил в уста капитана Немо, главного героя романа «Двадцать тысяч лье под водой», такие слова: «Я всем обязан океану. Океан снабжает меня электричеством, а электричество дает «Наутилусу» тепло, свет, способность двигаться, словом, жизнь!». Сегодня ученые реализовали идею морской электростанции, работающей за счет перепада температур морской воды. Для работы такой электростанции требуется значительная разница температур: плюс 25 градусов на поверхности, и максимум 5 градусов на глубине в 1000 метров. Принцип действия прост: холодная морская вода с глубины в километр или даже больше подается по трубе на поверхность, где используется для перевода в жидкое состояние подходящего газа, например, аммиака. Затем с помощью теплой воды с поверхности моря этот сжиженный газ нагревают и доводят до кипения, а образующийся при этом пар приводит в движение турбину электрогенератора. Создатели новой электростанции говорят, что она универсальна: ветрогенераторы и солнечные батареи работают, только когда дует ветер или светит солнце, а станция, преобразующая тепловую энергию океана, будет вырабатывать энергию непрерывно.

3.2. Использование электрической энергия на корабле для приготовления пищи и получения горячей воды.

Из романа «Электричество оказалось удобнее всякого газа. Все готовилось на электричестве. Провода, включенные в аппаратуру в виде платиновых пластинок, раскаляли их добела, поддерживая в плите температуру, нужную для приготовления пищи. На электричестве работал и дистилляционный аппарат, снабжавший судно чистейшей пресной водой. Возле камбуза помещалась ванная комната, комфортабельно оборудованная, с кранами для горячей и холодной воды» [5]

Чтобы нагреть 1 кг воды на 900 (приблизительно, так как начальная температура воды примерно 7 0 С, а нагреть надо до 98, 1000С).

Q = cm*(t2 – t1)

Q = 4200 Дж/кг*0С * 1 кг * (1000С – 70С) = 390600 Дж

Так как U = 2 B, R = 0,2 Ом, тогда сила тока элемента Бунзена равна 2 В : 0,2 Ом = 10 А.

Тогда Q = I2*R*t

Q = 100 А2* 0,2 Ом* 0,25 ч = 5 Дж.

390600 : 5 = 78120 таких элементов необходимо для нагревания воды массой 1 кг на 930С.

Вывод: для того, чтобы нагреть плиты и сварить пищу необходимо огромное количество теплоты. Это же относится и к нагреванию воды. Элементы Бунзена не способы были вырабатывать такое количество теплоты.

3.3. Скорость лодки.

«— А вот и другое применение электричества. Циферблат, который вы видите перед собой, служит указателем скорости «Наутилуса». Проводами он соединяется с винтом лага, и стрелка постоянно дает мне знать, на какой скорости идет судно. Смотрите, сейчас мы идем со скоростью не более пятнадцати миль в час» [5]

15миль в час: 15 * 1,60934 км = 24, 1401 км/ч ≈ 24 км/ч.

Максимальная скорость — 50 узлов: 50* 1,852 км/ч = 92,6 км/ч.

Вывод: такой скорости «Наутилус» не мог развивать. Даже современные лодки могут развивать максимальную скорость только 53,7 км/ч.

«В корме находится гребной винт диаметром 6 метров, его максимальная частота вращения — 120 об/мин» [5]

По формуле находим длину окружности: l = 2πr, l = 2*3,14*6 = 37, 68 м. За 120 оборотов 120* 37,68 = 4521,6 м. За 1 с: 4521,6 : 60 с = 75,36 м/с – скорость работы винта. 120 об/мин = 2 об/с.

В современной лодке винт делает 5500 об/мин ≈ 98 об/с

Вывод: лодка не могла двигаться с такой скоростью даже потому, что количество оборотов винта намного меньше, чем у современной лодки.

3.4. Давление, которое может «выдержать» лодка.

Из романа «…чтобы он мог погружаться в глубины, я занялся, прежде всего, расчетом уменьшения объема морской воды на различных глубинах под давлением верхних водных слоев» [5]

Автор завысил прочность корпуса «Наутилуса». Описанный в «20000 льё под водой» спуск на глубину нескольких километров неминуемо привёл бы к разрушению «Наутилуса» — корпус не мог выдержать такое давление воды, каким бы прочным он ни был, не говоря уже о прожекторе, иллюминаторах в рубке и огромных смотровых окнах в салоне корабля. [2]
При погружении на два километра (две тысячи метров) давление столба воды будет равным ρgh, где:
ρ – плотность жидкости,
g – ускорение свободного падения,
h - высота столба жидкости.
Давление на такой глубине будет равно 1030кг/м3*9.8Н/кг*2000м= 20188000 Па = 20,188 МПа
У современных подводных лодок максимальная глубина погружения составляет 600 метров. Давление на такой глубине будет равно 1030кг/м3*9.8Н/кг*600м= 6056400 Па = 6,0564 МПа
На такой глубине давление воды будет равняться 6,0564 МПа. Такие лодки обладают гораздо более толстыми бортовыми стенками, чем Наутилус, но не могут позволить себе погружение на большие глубины.

Вывод:  лодка не могла выдержать такого давления.

3.5. Давление, которое могут «выдержать» иллюминаторы

Из романа: «Иллюминаторы рубки из толстого черепицеобразного стекла.

— И стекло способно выдержать такое давление?

— Как нельзя лучше! Хрусталь, при всей своей ломкости при падении, оказывает, однако, значительное сопротивление давлению воды.

…Хрустальные пластинки в семь миллиметров толщиной выдержали давление в шестнадцать атмосфер!» [5]

Вывод:  так как давление на такой глубине будет равно 1030кг/м3*9.8Н/кг*2000м= 20188000 Па = 20,188 МПа, а хрусталь выдерживает давление 330 МПа, то можно было использовать его в качестве стекол в иллюминаторов. Но думаю, что на такой глубине, хрустальные стекла могли не разбиться, но вода бы выдавила их целиком.

3.6. Сила Архимеда, действующая на лодку.

Из романа: «Площадь его равняется одной тысяче одиннадцати и сорока пяти сотым квадратных метров, объем равен одной тысяче пятистам и двум десятым кубических метров; короче говоря, корабль, полностью погруженный в воду, вытесняет тысячу пятьсот и две десятых кубических метров, или тонн, воды.

Составляя план судна, предназначенного к подводному плаванию, я исходил из того расчета, что при спуске в воду девять десятых его объема были бы погружены в море и одна десятая выступала из воды. При таких условиях судно должно было вытеснять только девять десятых своего объема, иначе говоря, одну тысячу триста пятьдесят шесть и сорок восемь сотых кубических метров воды, и весить столько же тонн. Конструкция судна не допускала, стало быть, нагрузки свыше этого веса.

«Наутилус» имеет два корпуса, один наружный, другой внутренний; они соединены между собой железными балками, имеющими двутавровое сечение, которые придают судну чрезвычайную прочность. В самом деле, благодаря такой конструкции судно противостоит любому давлению, подобно монолиту. Крепостью своего корпуса «Наутилус» обязан отнюдь не заклепкам обшивки: монолитность его конструкции достигнута путем сварки и обеспечена однородностью материалов, что позволяет ему вступать в единоборство с самыми бурными морями.

Двойная обшивка корабля изготовлена из листовой стали, удельный вес которой равен семи и восемь десятых. Толщина наружной обшивки не менее пяти сантиметров, вес триста девяносто четыре и девяносто шесть сотых тонны. Внутренняя обшивка, киль — в вышину пятьдесят сантиметров и в ширину двадцать пять сантиметров, весом шестьдесят две тонны, — машины, балласт и прочее оборудование, обстановка, внутренние переборки и пилерсы — все это вместе взятое весит девятьсот шестьдесят одну и шестьдесят две сотых тонны. Таким образом, общий вес судна составляет одну тысячу триста пятьдесят шесть и сорок восемь сотых тонны, ясно?

…желая полностью погрузить «Наутилус» в воду, необходимо располагать резервуарами, емкостью равными этой десятой доле его объема, иными словами, способными вмещать в себя сто пятьдесят и семьдесят две сотых тонны воды. В последнем случае вес судна составил бы одну тысячу пятьсот семь тонн, и оно совершенно ушло бы под воду.

….Но, погружаясь в глубинные слои, разве ваш подводный корабль не испытывает повышенного давления верхних слоев воды? Разве это давление не выталкивает его снизу вверх с силою, которая равна примерно одной атмосфере на каждые тридцать футов воды, то есть около одного килограмма на квадратный сантиметр?

….чтобы он мог погружаться в глубины, я занялся, прежде всего, расчетом уменьшения объема морской воды на различных глубинах под давлением верхних водных слоев.

…При погружении на глубину тысячи метров приходится брать в расчет сокращение объема от давления водяного столба высотой в тысячу метров, иначе говоря, от давления в сто атмосфер. Итак, сокращение объема составит в этих условиях четыреста тридцать шесть стотысячных. Следовательно, водоизмещение судна увеличится до одной тысячи пятисот тринадцати и семидесяти семи сотых тонны; между тем нормальный тоннаж судна одна тысяча пятьсот семь и две десятых тонны. А стало быть, для увеличения водоизмещения судна потребуется балласт весом всего лишь в шесть и пятьдесят семь сотых тонны.

…У меня имеются запасные резервуары емкостью в сто тонн. Благодаря этому я могу погружаться на значительные глубины. Если я хочу подняться в уровень с поверхностью моря, мне достаточно выкачать воду из запасных резервуаров. Если я захочу, чтобы «Наутилус» вышел на поверхность океана на одну десятую своего объема, я должен до отказа опорожнить резервуары» [5]

Так как объем судна (по данным романа) равен V = 1345,48 м3, то

FA = ρж*q*Vт = 1030 кг/м3* 9,8Н/кг *1500, 2 м3 = 13692309 Н – погруженный на 9/10.

FA = ρж*q*Vт = 1030 кг/м3* 9,8Н/кг *1500,2 м3 = 15143019 Н – погруженный полностью.

Вывод: в романе ясно показано, что автор знает, что такое сила Архимеда, умеет прикидывать ее, также знает, что льды погружаются в воду в соотношении 9/10.

3.7. Система регенерации воздуха.

Из романа «Известно, что человек расходует в час такое количество, кислорода, какое содержится в ста литрах воздуха. Поэтому воздух, насыщенный почти таким же количеством выдыхаемой углекислоты, становится негодным для дыхания.

Короче говоря, необходимо было освежить атмосферу в нашей камере и, само собою, во всем подводном корабле.

Но тут у меня возник вопрос. Как поступает в таком случае командир подводного судна? Не получает ли он кислород химическим способом: путем прокаливания бертолетовой соли с одновременным поглощением углекислого газа воздуха хлористым калием? Но ведь запасы химических веществ истощаются, их приходится возобновлять и, стало быть, поддерживать сношения с Землей? Возможно, он довольствуется сжатым воздухом, нагнетенным в особые резервуары, который расходуется по мере надобности? Все может статься! Не действует ли он более простым, более экономическим, а значит, и более вероятным способом? Не поднимается ли он на поверхность океана подобно киту, подышать свежим воздухом?

…Судно, это стальное чудовище, всплывало на поверхность вод подышать, на манер кита, свежим воздухом! Итак, способ вентилирования судна был установлен.  [5]

Вывод: без системы регенерации воздуха, даже при периодических проветриваниях, жизнь на «Наутилусе» весьма скоро стала бы невыносима — на борту курят, тут же хранятся запасы пищи и используемого снаряжения, в том числе водоросли, рыба и рыболовные сети. Тут же расположены кухня и кубрик команды, при этом из гигиенических устройств упомянуты только умывальник и единственная ванна. Кроме того, неприятный запах выделяют сами батареи.

3.8. Приборы, которые используются на корабле.

Из романа: «Вот термометр для измерения температуры воздуха на «Наутилусе»; барометр — прибор, определяющий атмосферное давление, благодаря этому мы имеем возможность предвидеть изменение погоды; гигрометр — один из приборов для измерения степени влажности в атмосфере; storm-glass сигнализирует о приближении бури; компас указывает путь; секстан позволяет по высоте солнца определить широту; хронометры дают возможность установить долготу; и, наконец, зрительные трубы, дневные и ночные, которыми я пользуюсь, осматривая горизонт, когда «Наутилус» поднимается на поверхность океана.

…Хотя бы этот большой циферблат с подвижной стрелкой, не манометр ли?

— Манометр, совершенно верно! Прибор этот служит для измерения давления воды и тем самым указывает, на какой глубине находится мое подводное судно.

— А эти зонды новой конструкции?

— Термометрические зонды. Ими измеряют температуру в различных слоях воды» [5]

Вывод: приборы, которые использовались на корабле,  были уже изобретены:

Манометр – 1643 г.

Барометр – 1847 г.

Гигрометр – 1787 г.

Секстант – 1757 г.

Термометр – 1592 г.

Штормглаз – в середине 1700 годов

Хронометр – 1731 г.

3.9. Водолазные костюмы.

Часть 1. Глава 16.

Из романа: «— Но не воздух для дыхания?

…если электрическая энергия и не вырабатывает кислород, потребный для дыхания, все же она приводит в движение мощные насосы, нагнетающие воздух в специальные резервуары, что позволяет мне, если потребуется, долгое время находиться в глубинных водах.

Господин «профессор, вы, как и я, знаете, что человек может находиться под водой, если при нем будет достаточный запас воздуха, нужного для дыхания. При подводных работах водолазы, одетые в водонепроницаемый костюм, с защитным металлическим шлемом на голове, получают воздух с поверхности через специальный шланг, соединенный с насосом.

— Это так называемые скафандры, — сказал я. 

— Совершенно верно! Но человек, одетый в скафандр, стеснен в своих действиях. Его связывает резиновый шланг, через который насосы подают ему воздух. Это настоящая цепь, которой он прикован к земле; и если бы мы были так прикованы к «Наутилусу», мы не далеко бы ушли.

— Каким же способом можно избежать такой скованности? — спросил я.

— Пользуясь прибором Рукейроля-Денейруза, изобретенного вашим соотечественником и усовершенствованного мною, вы можете без всякого ущерба для здоровья погрузиться в среду с совершенно иными физиологическими условиями. Прибор этот представляет собою резервуар из толстого листового железа, в который нагнетается воздух под давлением в пятьдесят атмосфер. Резервуар укрепляется на спине водолаза ремнями, как солдатский ранец. Верхняя часть резервуара заключает в себе некое подобие кузнечных мехов, регулирующих давление воздуха, доводя его до нормального. В обычном приборе Рукейроля две резиновые трубки соединяют резервуар со специальной маской, которая накладывается на лицо водолаза; одна трубка служит для вдыхания свежего воздуха, другая для удаления воздуха отработанного, и водолаз по мере надобности нажимает языком клапан той или другой трубки. Но мне, чтобы выдерживать на дне моря значительное давление верхних слоев воды, пришлось вместо маски надеть на голову, как в скафандре, медный шлем с двумя трубками — вдыхательной и выдыхательной.

— Превосходно, капитан Немо! Но ведь запас воздуха быстро иссякает, и как только процент кислорода падет до пятнадцати, он становится непригоден для дыхания?

— Разумеется. Но я уже сказал вам, господин Аронакс, что насосы «Наутилуса» позволяют мне нагнетать воздух в резервуар под значительным давлением, а при этих условиях можно обеспечить водолаза кислородом на девять-десять часов.

— Оспаривать это не приходится, — отвечал я. — Хотелось бы только знать, капитан, каким способом вы освещаете себе путь на дне океана?

— Аппаратом Румкорфа, господин Аронакс. Резервуар со сжатым воздухом укрепляется на спине, а этот привязывают к поясу. Он состоит из элемента Бунзена, который я заряжаю натрием, а не двухромистым калием, как обычно. Индукционная катушка вбирает в себя электрический ток и направляет его к фонарю особой конструкции. Фонарь состоит из змеевидной, полой, стеклянной трубки, наполненной углекислым газом. Когда аппарат вырабатывает, электрический ток, газ светится достаточно ярко. Таким образом, я могу дышать и видеть под водой» [5]

«На зов капитана пришли два матроса и помогли нам одеться в тяжелые непромокаемые скафандры, скроенные из цельных кусков резины. Водолазная аппаратура, рассчитанная на высокое давление, напоминала броню средневекового рыцаря, но отличалась от нее своей эластичностью. Скафандр состоял из головного шлема, куртки, штанов и сапог на толстой свинцовой подошве. Ткань куртки поддерживалась изнутри подобием кирасы из медных пластинок, которая защищала грудь от давления воды и позволяла свободно дышать; рукава куртки оканчивались мягкими перчатками, не стеснявшими движений пальцев.

Эти усовершенствованные скафандры были гораздо лучше изобретенных в XVIII веке лат из пробкового дерева, камзолов без рукавов, разных морских подводных одеяний — «сундуков» и прочее, столь высоко в свое время превознесенных.

Ворот куртки был снабжен медным кольцом с винтовой нарезкой, на которую навинчивался шарообразный металлический шлем. Сквозь три толстых смотровых стекла в шлеме можно было, поворачивая голову, глядеть во все стороны.

Я уже не чувствовал тяжести скафандра, сапог, резервуара со сжатым воздухом, металлического шлема, в котором моя голова болталась, как миндаль в скорлупе! Все эти предметы, погруженные в воду, теряли в весе ровно столько, сколько и вытесненная ими вода. Я готов был благословлять этот физический закон, открытый Архимедом. Благодаря ему, я не был более инертной массой: я обрел относительную подвижность» [5]

Вывод: скафандры уже тогда существовали и использовались.

1870-е

Водолазный скафандр Рукеройля-Денейруза не является выдумкой мсье Верна. Он был изобретен в 1870 г. Скафандр действительно существовал и успешно применялся в России.

Капитан Немо был солидарен с водолазной службой Российского флота в своём критическом отношении к первоначальному варианту снаряжения Рукеройля-Денейруза образца 1865 г. На странице 116 (изд. «Правда» 1985 г.) читаем: «…чтобы выдерживать на дне моря значительное давление верхних слоёв воды, пришлось вместо маски надеть на голову, как в скафандре, медный шлем с двумя трубками – вдыхательной и выдыхательной».

Роман был опубликован в 1870 г. Через два года инженеры усовершенствовали скафандр, заменив маску шлемом. [4]

Но на такие глубины человек все равно не мог опускаться, не может и сейчас. Тем более в легком скафандре. Передвигаться в скафандре тяжело. Из романа можно сделать обратный вывод.

3.10. Подводное оружие.

Часть 1. Глава 15.

Из романа: «— Но ведь это не огнестрельное оружие, — отвечал капитан.

— Стало быть, ружья действуют сжатым воздухом?

— И притом, какое огромное сопротивление пришлось бы преодолевать пуле, если бы пользоваться огнестрельным оружием под водой, в среде, которая в восемьсот пятьдесят пять раз плотнее воздуха! — прибавил я.

не имея пороха, я воспользовался сжатым воздухом, которым меня снабжают в неограниченном количестве насосы «Наутилуса».

и при чрезвычайной плотности жидкой среды ружейные пули не попадают в цель на большом расстоянии и не могут быть смертоносными»

«как бы легко не было ранено животное, оно падает, как пораженное молнией.

— Почему же?

— Потому что эти ружья заряжены не обычными пулями, а снарядом, изобретенным австрийским химиком Лениброком. У меня имеется изрядный запас таких снарядов. Эти стеклянные капсюли, заключенные в стальную, оболочку с тяжелым свинцовым дном, — настоящие лейденские банки в миниатюре! Они содержат в себе электрический заряд высокого напряжения. При самом легком толчке они разряжаются, и животное, каким бы могучим оно ни было, падает замертво. Прибавлю, что эти капсюли не крупнее дроби номер четыре и что обойма ружья вмещает не менее десяти зарядок» [5]

Вывод: пневматического оружия в те времена не существовало. В наше время существует пневматическое подводное оружие, но дальность полета пути много меньше, чем описано в романе. Пуль с электрическим зарядом высокого напряжения не существовало.

3.11. Телеграфный кабель.

Из романа «По моему приказанию. Шлюпка соединена с судном электрическим кабелем. Я даю телеграмму — и дело с концом!

Кабель лежал спокойно, вне воздействия волнений моря и под давлением, благоприятным для передачи электрической искры, пробегавшей от Европы до Америки в тридцать две сотых секунды. Время действия этого кабеля бесконечно, так как по наблюдениям электриков резиновая оболочка становится лучше от пребывания в морской воде.

Вдобавок кабель, лежа на удачно выбранном плато, нигде не опускается на такую глубину, где мог бы лопнуть. «Наутилус» доходил до самого глубокого места его залегания на глубине четырех тысяч четырехсот тридцати одного метра, и даже здесь кабель не обнаруживал никаких признаков напряжения. Затем мы подошли к месту, где произошел несчастный случай в 1863 году. В этом месте дно океана представляло собой глубокую долину шириной в сто двадцать километров, и если бы в нее поставили Монблан, то все-таки его вершина не выступила бы на поверхность моря» [5]

Вывод: телеграфный кабель, проложенный на дне,  был проложен в 1867 году. Он реально работал.

3.12. Производство на корабле.

Вывод: явная неточность заключается в отсутствии описания способа пополнения или создания расходных материалов на подлодке, добыча еды достаточно точно описана в произведении, сказан способ добычи ниток для производства тканей, создание которых требует оборудования и специалистов, которых нет на «Наутилусе».

3.13. Управление корабля человеком.

Вывод: на определенном отрезке времени Капитан Немо в одиночку управлял своим кораблем, однако он же сообщил профессору, что при сокращении команды управление подлодкой станет невозможным.

IV. Заключение.

В ходе проведения работы я ознакомился с научными идеями в романе, выделил те моменты в романе, которые касаются физических законов, рассмотрел эти моменты с точки зрения физики, обработал полученную информацию, обобщил результаты своих исследований.

Я могу сделать вывод о том, что Жюль Верн не был совершенно точен в описании своих идей, им были допущены неточности и ошибки. Вероятность того, что однажды будет создана подводная лодка идентичная «Наутилусу» крайне мала, в мире попросту нет материалов требуемой прочности, но некоторые открытия, описанные французом в произведениях, посвященных капитану Немо и его подводному кораблю, стали реальными.

Мы, люди, читатели,  можем смело утверждать, что писатель фантаст, если не точно предсказал появление каких-то устройств, то точно предугадал направление развития технического прогресса. Его «ошибки и неточности» (устарелая в значительной мере классификация, легкость передвижения в скафандрах и др.) — не ошибки, а отражение уровня переднего края тогдашней науки.

V. Список литературы

1.  Интернет портал Жюль Верн. Режим доступа: http://www. *****/ свободный.

2.  Интернет портал http://***** . Наутилус_(Жюль_Верн) Режим доступа: свободный.

3.  Интернет портал Chemfiles. Режим доступа: http://www. chemfiles. *****/hit/Bunzen. htmhttp://www. *****/ свободный.

4. https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Наутилус_(Жюль_Верн)

5. бесплатная электронная библиотека ModernLib.Ru  Жюль Габриэль Верн Двадцать тысяч лье под водой

VI. Тезисы

В этой работе анализируются технические открытия, описанные в романе Ж.Верна «20000 лье под водой». Дается анализ отдельных технических открытий.

VII. Рецензия.

Автор работы исследует технические открытия, описанные в романе Ж.Верна «20000 лье под водой». Автор применяет физические законы для подтверждения или опровержения данных, взятых из романа. Делают выводы в каждом пункте анализа, а затем общий вывод в работе. Видно, что автору работы нравится сам роман не только, как литературное произведение, но и как «кладезь» знаний и законов физики.

Руководитель Колеганова Светлана Николаевна, учитель физики